
融合类器官形成可记录的神经网络
Rett 综合征通常涉及 MECP2 变异,患者可能出现癫痫等神经症状。美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)团队将人源皮质类器官与腹侧前脑类器官融合,使兴奋性神经元和抑制性中间神经元在同一模型中发生连接。研究者用钙信号和局部场电位记录网络活动,研究重点从细胞形态转向神经环路的功能读数。
未携带患者变异的融合类器官出现多频段振荡;仅融合两个皮质类器官的对照没有显示同样的有组织振荡。这个差别说明腹侧前脑来源的抑制性细胞对模型的网络行为有作用,也为后续比较患者来源模型建立了参照。
2 位患者模型出现异常放电
研究团队使用 2 位 Rett 患者的细胞。每位患者都提供携带 MECP2 变异的细胞系,以及来自同一供者、表达正常 MECP2 的对照细胞系。这种配对可减少供者遗传背景的干扰,同时保留 2 位患者变异和病情背景的差别。
2 位患者变异组的皮质—腹侧前脑融合类器官都出现反复的尖波样活动和高频振荡,而正常 MECP2 对照保留较稳定的低频及 γ 频段节律。研究者在多个培养批次与独立细胞系中重复观察这种方向性的差异;这些体外网络电生理特征与患者临床发作的对应关系仍需单独研究。
丙戊酸与 Pifithrin-α 的读数不同
随后团队比较常用抗癫痫药丙戊酸(VPA)与实验性分子 Pifithrin-α。变异组类器官经丙戊酸处理后,尖波出现频率降低;高频振荡未随之明显下降,低频节律的恢复也较有限。
Pifithrin-α 同样减少尖波,还抑制高频振荡,并使部分 γ 节律重新出现。另一位患者来源模型观察到相近的反应方向。两种分子都影响异常活动,却作用于不同的网络指标;如果只计数尖波,就会遗漏高频振荡和节律变化。
多指标电生理为药物比较提供依据
局部场电位捕捉到尖波频率与 γ 波谱功率之间的反向关系。结合钙成像,研究能从细胞活动和整体网络两个层面核对药物处理后的变化。作者还检查细胞死亡相关标志,没有把电生理差异归因于明显的细胞数量改变。
这项研究展示了患者来源融合类器官在药物研发中的一种用途:比较候选分子对放电、异常高频振荡和正常节律的不同影响。原论文披露加州大学董事会已就 Pifithrin 类分子治疗 Rett 综合征及融合类器官药效筛查提出专利申请;现有结果仍是体外药效证据。